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1、测井仪器方法及原理第一章 双侧向测井电阻率测井是发展最早并一直沿用至今 的一种测井方法。最早使用的电阻率测井 方法称普通电阻率测井。经改进后，发展 成为目前广泛使用的聚焦式电阻率测井或 称侧向测井。自1950年首批侧向测井仪投 入商业使用后，老式的普通电阻率测井方 法就逐渐被淘汰。 下一页测量的物理量和物理基础 某地层的电阻率 （单位 ），用阿尔奇公式 与地层参数联系。 测量方法所用的物理定律：欧姆定律（11）下一页上一页电阻率与地层参数之间的关系双侧向测井是应用最广泛的一种电阻率测井方法，它测量地层电阻率 。自然界中不同岩石和矿物的导电能力是不相同的，尤其地层中所含 流体性质不同时，导电性能
2、差别很大。因此，电阻率是地层的重要物 理参数之一。在油气井中进行电阻率测井是我们寻找和定量确定油气 存在的基本方法。根据所测到的电阻率，可以区分含导电流体（如盐 水、泥浆滤液）的地层和含非导电流体（如油气）的地层，应用阿尔 奇公式，可以计算出地层中油、气、水的比例：（12）上一页下一页电阻率测井解释基础（阿尔奇公式）式中： 地层电阻率；RW地层水电阻率；SW地层含水饱和度；F 地层因素。上一页下一页第一节 普通电阻率测井原理 为测量某一电阻的阻值R，可应用一个电 源给该电阻供电，测量流过该电阻的电流I 和电阻两端的电压降V,由欧姆定律（11 ）式即可求出该电阻的阻值。 上一页下一页第一节 普通
3、电阻率测井原理图1-1 普通电阻率测井法示意图 供电电极A处在井下需要测试的某深度处，回流电极B 放在距电极A无限远的地方，在距电极A一定距离处放置一 对测量电极M、N，进行电位差测量。 上一页下一页普通电阻率测井原理假定电极为点电极，介质是均匀无限大，介 质电阻率为。则从电极A流出的电流呈辐射状 向四面八方均匀散开，等电位面是以A为球心的 球面，如果测量电极M，N与供电电极的距离分 别为 、 （注意电阻率的量纲为，长 度量纲为m）则M、N点的电位分别为： 上一页下一页普通电阻率测井原理 （电阻率公式推导） 由上两式可得M、N两点间的电位差V为 上一页下一页普通电阻率测井原理 （电阻率公式推导
4、） 显然M、N间的平均电阻率 为 令 电极系系数上一页下一页普通电阻率测井原理 （电阻率公式推导） 称为电极系系数，量纲为m。 显然K只与测井仪器的几何参数有关，不同的仪器有 不同的电极系，因而有不同的电极系系数。它可以 用理论或实验方法求得。 因此，可以得到电阻率测井的电阻率公式为：上一页下一页普通电阻率测井原理 回顾：普通电阻率测井方法是利用欧姆定律，测量地层电 阻率的一种方法。设置不同的电极系，会有不同的电极 系系数K，K是常数且只与电极系的几何参数相关。基本 假设是：1. 地层为均匀无限大。2. 电极系的电极为点电极。所采用的电阻率计算公式是：上一页下一页普通电阻率测井原理 供电电极A
5、、B和测量电极M、N的组合称为电极 系。由式（1-5）可以看出，电阻率与M、N之间 的电位梯度有线性关系。因此，这种电极系称为 梯度电极系。M和N的中点为电极系的深度记录点 。如果把N电极移至“无限远”处，则可由（1-3） 式计算出电阻率。这时，电阻率与M点的电位成 线性关系。这种结构的电极系称电位电极系。A 与M的中点为电位电极系的深度记录点。根据互 换原理，供电电极A、B与测量电极M、N互易位 置，所以电阻率的值不变。上一页下一页普通电阻率测井原理 由上面普通电阻率测井原理我们知道，在 存在盐水泥浆和膏盐的地层中， 由于其电 阻率很低，分流作用非常强，使普通电阻 率测井无法进行。为了改善该
6、情况，人们 提出了电流聚焦测井方法。上一页下一页电流聚焦测井方法普通电阻率测井方法是把供电电极当成 点电极，电流是沿以点电极为球心的球的 半径方向，向四面流动，其等电位面是球 面。在实际测井中，电极是柱面，周围的 盐水泥浆也是柱壳，实际地层也是层状， 而非均质无限大，这就破坏了普通电阻率 测井的基本假设。 电流聚焦测井方法 既然在实际测井中，电极是柱面，周围的盐水 泥浆也是柱壳，地层是层状，沿径向是均匀的， 那么能否将电流设计成沿径向流动，这样，虽然 盐水泥浆（均质）的电阻率非常小，但它与径向 均匀的地层电阻是串联关系呢？ 据此，人们设计了电流聚焦式侧向测井仪。电流聚焦测井方法图1-2 电极系、地层、岩盐的相互关系示意(三侧向）电流聚焦测井方法 和普通电阻率测井的主要区别在于其电流 沿测井仪的径向流入地层，即主电流是被 聚焦以后才流入地层的。如何产生这样的 电流，将在后面介绍。电流聚焦测井方法 如图1-2所示意的测井原理，主电极所发 出的电流，理想情况下，最终形成的等电 位面是与电极柱面同心的柱面。现在以三 个电极的三侧向测井仪器为例，说明侧向 测井仪器的原理。侧向测井仪器测量原理图1-3 三侧向测井仪电极系和主电流层示意图三侧向测井仪器测量原理
